DE112008002212T5 - Stabilized lithium metal powder for Li-ion applications, composition and manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Stabilisiertes Lithiummetallpulver, das mit einer im wesentlichen ununterbrochenen Polymerschicht beschichtet ist, wobei das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen, Polytetrafluorethylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polystyrolen, Polyethylenen, Polypropylenen, Polyformaldehyd, Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymeren, Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Acrylsäure-Copolymeren, Polyethylenoxid, Polyimiden, Polythiophenen, Poly(para-phenylen), Polyanilin, Poly(p-phenylenvinylen), Copolymeren auf Basis von Siliciumdioxid Titandioxid, ungesättigten Polycarbonsäuren und Polysiloxanen.A stabilized lithium metal powder coated with a substantially continuous polymer layer, wherein the polymer is selected from the group consisting of polyurethanes, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polystyrenes, polyethylenes, polypropylenes, polyformaldehyde, styrene-butadiene-styrene block polymers, ethylene-vinyl acetate , Ethylene-acrylic acid copolymers, polyethylene oxide, polyimides, polythiophenes, poly (para-phenylene), polyaniline, poly (p-phenylenevinylene), copolymers based on silica titania, unsaturated polycarboxylic acids and polysiloxanes.
Description
QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der folgenden US-Provisional-Anmeldung: US-Provisional-Anmeldung Nr. 60/969267, eingereicht am 31. August 2007, und nimmt sie hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit auf.These Registration claims the priority of the following U.S. Provisional Application: U.S. Provisional Application No. 60 / 969,267, filed August 31 2007, and includes them here by reference in their entirety.
GEBIET UND HINTERGRUND DER ERFINDUNGFIELD AND BACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft stabilisiertes Lithiummetallpulver (”SLMP”) mit verbesserter Luft- und Lösemittelstabilität und einer längeren Lagerbeständigkeit. Ein derartiges verbessertes SLMP kann in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Organometall- und Polymersynthesen, Lithium-Primärbatterien, wiederaufladbaren Lithiumbatterien und wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien.The The present invention relates to stabilized lithium metal powder ("SLMP") with improved air and solvent stability and a longer shelf life. Such a thing Enhanced SLMP can be used in a wide variety of applications including organometallic and polymer syntheses, Lithium Primary Batteries, Rechargeable Lithium Batteries and rechargeable lithium-ion batteries.
Lithium- und Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder wiederaufladbare Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien haben in letzter Zeit in bestimmten Anwendungen, wie in Mobiltelefonen, Camcordern und Laptopcomputern, und sogar in jüngster Zeit in Hochenergie-Anwendungen, wie in Elektrofahrzeugen und elektrischen Hybridfahrzeugen, Verwendung gefunden. Es ist in diesen Anwendungen bevorzugt, dass die Akkumulatoren die höchstmögliche spezifische Kapazität aufweisen, aber noch sichere Betriebsbedingungen und gute Zyklenfestigkeit, damit die hohe spezifische Kapazität in den nachfolgenden Wiederauflade- und Entladezyklen beibehalten wird, aufweisen.Lithium- and lithium-ion batteries or rechargeable lithium and Lithium-ion batteries have recently been used in certain applications, like in cell phones, camcorders and laptop computers, and even Recently, in high energy applications, such as in electric vehicles and hybrid electric vehicles, use found. It is in In these applications, it is preferable that the accumulators have the highest possible have specific capacity, but still safe operating conditions and good cycle resistance, hence the high specific capacity maintained in subsequent recharge and discharge cycles is, have.
Obwohl es verschiedene Bauweisen für Akkumulatoren gibt, beinhaltet jeder Aufbau eine positive Elektrode (oder Kathode), eine negative Elektrode (oder Anode), einen Separator, der die Kathode und die Anode trennt, und einen Elektrolyten in elektrochemischer Verbindung mit der Kathode und der Anode. Bei Lithium-Akkumulatoren werden Lithiumionen durch den Elektrolyten von der Anode zur Kathode transportiert, wenn der Akkumulator entladen wird, d. h. für seine spezielle Anwendung verwendet wird. Während dieses Verfahrens werden Elektronen von der Anode gesammelt und durch einen externen Stromkreis zur Kathode geführt. Wenn die Sekundärbatterie aufgeladen oder wiederaufgeladen wird, werden die Lithiumionen durch den Elektrolyten von der Kathode zur Anode transportiert.Even though There are different construction methods for accumulators includes each build up a positive electrode (or cathode), a negative one Electrode (or anode), a separator, the cathode and the Anode separates, and an electrolyte in electrochemical connection with the cathode and the anode. For lithium batteries are Transports lithium ions through the electrolyte from the anode to the cathode when the accumulator is discharged, d. H. for his special Application is used. During this process will be Electrons collected from the anode and through an external circuit led to the cathode. If the secondary battery charged or recharged, the lithium ions are replaced by the Electrolytes transported from the cathode to the anode.
In der Vergangenheit wurden Lithium-Akkumulatoren unter Verwendung von nicht-lithiierten Verbindungen mit hohen spezifischen Kapazitäten, wie TiS2, MoS2, MnO2 und V2O5, als aktive Kathodenmaterialien hergestellt. Diese aktiven Kathodenmaterialien wurden häufig mit einer Lithiummetall-Anode verbunden. Wenn der Akkumulator entladen wurde, wurden Lithiumionen durch den Elektrolyten von der Lithiummetall-Anode zur Kathode transportiert. Leider entwickelte das Lithiummetall beim zyklischen Wechsel Dendriten, was schließlich zu unsicheren Bedingungen in der Batterie führte. Infolgedessen wurde die Produktion dieser Akkumulatortypen in den frühen 1990-ziger Jahren zugunsten der Lithium-Ionen-Batterien beendet.Lithium accumulators have been produced in the past using non-lithiated high specific capacity compounds such as TiS 2 , MoS 2 , MnO 2 and V 2 O 5 as active cathode materials. These cathode active materials were often connected to a lithium metal anode. When the battery was discharged, lithium ions were transported through the electrolyte from the lithium metal anode to the cathode. Unfortunately, the lithium metal developed dendrites during cycling, eventually leading to unsafe battery conditions. As a result, in the early 1990's, production of these types of accumulators ceased in favor of lithium-ion batteries.
In Lithium-Ionen-Batterien werden typischerweise Lithiummetalloxide, wie LiCoO2 und LiNiO2 als aktive Kathodenmaterialie verwendet, die mit einer Anode auf Kohlenstoffbasis verbunden sind. In diesen Batterien wird die Bildung von Lithiumdendriten auf der Anode vermieden, wodurch die Batterie sicherer wird. Das Lithium, dessen Menge die Batteriekapazität bestimmt, wird aber zur Gänze von der Kathode geliefert. Dies beschränkt die Auswahl der aktiven Kathodenmaterialien, da die aktiven Materialien entfernbares Lithium enthalten müssen. Außerdem sind die entlithiierten Produkte, die LiCoO2 und LiNiO2 entsprechen und während der Aufladung (z. B. LixCoO2 und LixNiO2, worin 0,4 < x < 1,0) und Überladung (d. h. LixCoO2 und LixNiO2, worin x < 0,4) gebildet werden, nicht stabil. Insbesondere neigen diese entlithiierten Produkte dazu, mit dem Elektrolyten zu reagieren und Wärme zu erzeugen, was zu Bedenken hinsichtlich der Sicherheit führt.In lithium-ion batteries, lithium metal oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 are typically used as active cathode materials bonded to a carbon-based anode. In these batteries, the formation of lithium dendrites on the anode is avoided, making the battery safer. The lithium, the amount of which determines the battery capacity, but is supplied entirely by the cathode. This limits the choice of active cathode materials because the active materials must contain removable lithium. In addition, the delithiated products corresponding to LiCoO 2 and LiNiO 2 and during charging (eg Li x CoO 2 and Li x NiO 2 where 0.4 <x <1.0) and overcharge (ie Li x CoO 2 and Li x NiO 2 wherein x <0.4) are not stable. In particular, these delithiated products tend to react with the electrolyte and generate heat, leading to concerns about safety.
Eine
andere Option ist Lithiummetall. Lithiummetall, insbesondere Lithiummetallpulver,
kann aber wegen seiner großen Oberfläche für
dessen Verwendung in einer Vielfalt von Anwendungen wegen der pyrophoren
Beschaffenheit abschreckend wirken. Es ist bekannt, Lithiummetallpulver
durch Passivieren der Oberfläche des Metallpulvers mit
CO2 zu stabilisieren, wie dies in den
Daher besteht weiterhin Bedarf nach stabilisiertem Lithiummetallpulver, das eine verbesserte Stabilität und Lagerbeständigkeit aufweist.Therefore, there is still a need for stabilized lithium metal powder that provides improved stability and storage stability.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung stellt ein Lithiummetallpulver bereit, das durch eine im wesentlichen ununterbrochene Schicht aus einem Polymer geschützt ist. Eine solche im wesentlichen ununterbrochene Polymerschicht liefert einen verbesserten Schutz wie im Vergleich mit einer typischen CO2-Passivierung. Das sich ergebende Lithiummetallpulver weist eine verbesserte Luft- und Lösemittelstabilität und eine verbesserte Lagerbeständigkeit auf. Außerdem zeigt das mit Polymer geschützte Lithiummetallpulver eine erheblich bessere Stabilität in N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), das allgemein als Aufschlämmungs-Lösemittel im Verfahren der Elektrodenherstellung verwendet wird und mit nicht geschütztem Lithium reagiert.The present invention provides a lithium metal powder protected by a substantially uninterrupted layer of a polymer. Such a substantially uninterrupted polymer layer provides improved protection as compared to a typical CO 2 passivation. The resulting lithium metal powder has improved air and solvent stability and improved storage stability. In addition, the polymer-protected lithium metal powder exhibits significantly better stability in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is commonly used as a slurry solvent in the process of electrode fabrication and reacts with unprotected lithium.
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreiben verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.aims and advantages of the present invention will be described by way of description various embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings more clearly.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In den Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um die Durchführung der Erfindung zu ermöglichen. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf diese bestimmten Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr schließt die Erfindung im Gegenteil zahlreiche Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente ein, wie aus der Würdigung der folgenden ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden wird.In the drawings and the following detailed description Various embodiments will be described in detail described in order to enable the implementation of the invention. Although the invention is with reference to these specific embodiments It is understood that the invention is not limited to these embodiments is limited. Much more on the contrary, the invention includes numerous alternatives, Modifications and equivalents, as from the appreciation the following detailed description and the accompanying Drawings will become apparent.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zu dem Zweck, besondere Ausführungsformen zu beschreiben, und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. Wie hier verwendet, beinhaltet der Ausdruck ”und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der aufgeführten zugeordneten Begriffe. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen ”ein/eine” und ”der/die/das” auch die Pluralformen mit einschließen, es sei denn, der Kontext zeigt eindeutig etwas anderes an. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”umfasst” und/oder ”umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Aktionen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Aktionen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Der Ausdruck ”etwa”, wie hier verwendet, soll außerdem, wenn er sich auf einen messbaren Wert, wie eine Menge von einer Verbindung oder eines Mittels der Erfindung, eine Dosis, Zeit, Temperatur usw., bezieht, Variationen von 20%, 10%, 5%, 1%, 0,5% oder sogar 0,1% des angegebenen Betrags einschließen.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed associated terms. As used herein, the singular forms "a / a" and "the" should also include the plural forms, unless the context clearly indicates otherwise. It should also be understood that the terms "comprising" and / or "comprising" when used in this specification indicate the presence of said features, integers, steps, actions, elements and / or components but does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, actions, elements, components and / or groups thereof. The term "about" as used herein should also, when referring to a measurable value, such as an amount of a compound or agent of the invention, a dose, time, temperature, etc., be variations of 20%, 10 %, 5%, 1%, 0.5% or even 0.1% of the stated amount.
Sofern nicht anders definiert, haben alle Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), die hier verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie ein Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, üblicherweise verstehen wird. Es versteht sich ferner, dass Ausdrücke wie solche, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so interpretiert werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die in Übereinstimmung mit ihrer Bedeutung im Kontext der relevanten Technik ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn interpretiert werden, es sei denn, es wird hier ausdrücklich so definiert.Provided not otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) that are here used the same meaning as a professional the field to which the invention belongs, usually will understand. It is further understood that expressions like those used in commonly used dictionaries should be interpreted to have meaning, in accordance with their meaning in the context of relevant technique is, and not in an idealized or excessive formal sense, unless expressly stated here so defined.
Alle Veröffentlichungen, Patentanmeldungen, Patente und andere Referenzen, die hier erwähnt werden, sind durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Die Zitierung einer Referenz hierin soll aber nicht als Anerkennung, dass diese Referenz Stand der Technik für die hier beschriebene vorliegende Erfindung ist, ausgelegt werden.All Publications, patent applications, patents and others References mentioned here are by reference taken in their entirety. The citation of a reference herein but not as an acknowledgment that this reference is prior art for the present invention described herein become.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Lithiumdispersionen hergestellt durch Erwärmen des Lithiummetallpulvers in einem Kohlenwasserstofföl auf eine Temperatur über dessen Schmelzpunkt, Unterwerfen unter Bedingungen, die ausreichen, das geschmolzene Lithium zu dispergieren, heftiges Bewegen oder Rühren und Kontaktieren des Lithiummetallpulvers mit einem Polymer bei einer Temperatur, die zwischen dieser Temperatur und bei oder über dem Schmelzpunkt des Lithiums liegt, um eine im wesentlichen ununterbrochene Schicht des Polymers zu liefern. Die im wesentlichen ununterbrochene Schicht von Polymer hat eine Dicke von 25 bis 200 nm und weist häufig eine Dicke von 80 bis 120 nm auf. Andere Alkalimetalle, wie Natrium und Kalium, können gemäß der vorliegenden Erfindung überzogen werden.According to the Present invention lithium dispersions are prepared by Heating the lithium metal powder in a hydrocarbon oil to a temperature above its melting point, subject under conditions sufficient to disperse the molten lithium, vigorously agitating or stirring and contacting the lithium metal powder with a polymer at a temperature between this temperature and is at or above the melting point of lithium, around a substantially continuous layer of the polymer deliver. The essentially uninterrupted layer of polymer has a thickness of 25 to 200 nm and often has one Thickness of 80 to 120 nm. Other alkali metals, such as sodium and Potassium, according to the present Invention are coated.
Geeignete Polymere können Polymere sein, die wasserbeständig sind und die Lithiumionen-leitend oder die nicht Lithiumionen-leitend sind, z. B. wenn sie in den herkömmlichen Elektrolyt-Lösemitteln löslich sind. Die Polymere können mit Lithium reaktionsfähig sein oder sie können mit Lithium nicht reaktionsfähig sein. Die folgenden sind bloß Beispiele der Polymerverbindungen und beinhalten: Polyurethane, Polytetrafluorethylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polystyrole, Polyethylene, Polypropylen, Polyformaldehyd (Delrin), Styrol-Butadien-Styrol-Blockpolymere, Ethylen-Vinylacetat, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Polyethylenoxid, Polyimide, Polythiophene, Poly(para-phenylen), Polyaniline, Poly(p-phenylenvinylen), Siliciumdioxid-Titandioxid-Copolymere, ungesättigtes Polycarbonsäure-Polymer und Polysiloxan-Copolymere usw.suitable Polymers can be polymers that are water resistant are and the lithium ion-conducting or non-lithium ion-conducting are, for. B. when in the conventional electrolyte solvents are soluble. The polymers can with lithium be reactive or they can with lithium not be reactive. The following are just examples the polymer compounds and include: polyurethanes, polytetrafluoroethylene, Polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polystyrenes, polyethylenes, polypropylene, Polyformaldehyde (Delrin), styrene-butadiene-styrene block polymers, Ethylene-vinyl acetate, ethylene-acrylic acid copolymers, polyethylene oxide, polyimides, Polythiophenes, poly (para-phenylene), polyanilines, poly (p-phenylenevinylene), Silica-titanium dioxide copolymers, unsaturated polycarboxylic acid polymer and polysiloxane copolymers, etc.
Das Polymer kann zugegeben werden, um die Lithiumtröpfchen während der Dispersion zu kontaktieren, oder bei einer niedrigeren Temperatur, nachdem die Lithiumdispersion abgekühlt wurde. Es versteht sich, dass Kombinationen von unterschiedlichen Arten von Polymeren mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen, Molekulargewichten, Schmelzpunkten und Härten verwendet werden können, um spezifische Beschichtungseigenschaften für bestimmte Anwendungen zu erreichen. Z. B. kann der Klebrigkeitsgrad gesteuert werden, um die Einverleibung des SLMP unter Verwendung des ”Transfertrennpapier”-Konzepts zu ermöglichen, bei dem ein bestimmter Klebrigkeitsgrad erforderlich ist. Es versteht sich auch, dass die Mono mere verwendet werden können, um eine in-situ Polymerbeschichtung auf der Oberfläche der Lithiumteilchen zu erzeugen.The Polymer can be added to the lithium droplets during the dispersion, or at one lower temperature after cooling the lithium dispersion has been. It is understood that combinations of different Types of polymers with different chemical compositions, Molecular weights, melting points and hardnesses used can be specific coating properties for certain applications. For example, the Stickiness levels are controlled to the incorporation of the SLMP using the "transfer separator" concept to allow at which a certain degree of stickiness is required. It is also understood that the mono used mers can be used to make an in-situ polymer coating to produce the surface of the lithium particles.
Es ist ferner vorteilhaft, Polymer oder Polymermischungen mit irgendeiner anorganischen Beschichtung, z. B. Li2CO3, LiF, Li3PO4, SiO2, Li4SiO4, LiAlO2, Li2TiO3, LiNbO3, Al2O3, SiO2, SnO2, ZrO2 und dergleichen, zu kombinieren, um sowohl die Luftstabilität als auch die Stabilität gegen polare Lösemittel zu verbessern, was eine sicherere Handhabung und auch die Möglichkeit, allgemein verwendete polare Lösemittel, die gewöhnlich eingesetzte Polymerbindemittel lösen, zu verwenden, erlauben würde. Es wird erkannt, dass die meisten Polymere in unpolaren Lösemitteln bei erhöhten Temperaturen löslich sind und dass die Löslichkeit bei Raumtemperatur beträchtlich sein kann (siehe Tabelle 2) und dass Wasch-Lösemittel, die zur Entfernung von Öl von den Teilchen verwendet werden, in geeigneter Weise ausgewählt werden sollten. Manchmal können trockene nicht stabilisierte oder stabilisierte Pulver in unpolare Lösemittel überführt werden, die. mit Lithium kompatibel sind, und die Polymerbeschichtungen können, z. B. unter Verwendung von Rotationsverdampfer-Techniken, abgeschieden werden, wodurch das Löslichkeitsproblem vermieden wird.It is also advantageous to use polymer or polymer blends with any inorganic coating, e.g. Li 2 CO 3 , LiF, Li 3 PO 4 , SiO 2 , Li 4 SiO 4 , LiAlO 2 , Li 2 TiO 3 , LiNbO 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , ZrO 2 and the like to improve both air stability and stability to polar solvents, which would allow safer handling and also the ability to use commonly used polar solvents that would commonly dissolve polymer binders used. It is recognized that most polymers are soluble in nonpolar solvents at elevated temperatures and that the solubility at room temperature may be significant (see Table 2) and that wash solvents used to remove oil from the particles suitably should be selected. Sometimes dry non-stabilized or stabilized powders can be converted to nonpolar solvents which. compatible with lithium, and the polymer coatings can, for. Using rotary evaporation techniques, thereby avoiding the solubility problem.
Geeignete Polymere, die vorstehend beschrieben wurden, können zwei Arten von Beschichtungen auf Lithiumteilchen erzeugen: einen ersten Typ, der einen physikalischen oder haftenden Typ repräsentiert, und zweitens, jener, der chemisch gebundene Beschichtungen repräsentiert, wobei Polymere mit funktionellen Gruppen verwendet werden. Z. B. enthalten Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) Kohlenstoff-Wasserstoff-Gruppen, die nicht mit Li reagieren. Dieser Typ von Polymer ist als Beschichtungsreagenz für Lithiumteilchen nützlich, weil die physikalische Van-Der-Waals-Wechselwirkung Kohlenstoff-Wasserstoff-Molekülen ermöglicht, auf der Oberfläche von Lithiumteilchen zu haften. Andererseits reagieren Polymere wie z. B. Poly(acrylsäure) und Ethylen-Vinylacetat mit Lithium, da sie funktionelle Säuregruppen enthalten und so eine chemisch gebundene Beschichtung bilden.Suitable polymers described above may have two types of coatings Lithium particles produce: a first type representing a physical or adhesive type, and second, that representing chemically bound coatings using polymers having functional groups. For example, polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polystyrene (PS) contain carbon-hydrogen groups that do not react with Li. This type of polymer is useful as a lithium particle coating reagent because Van der Waals physical interaction allows carbon-hydrogen molecules to adhere to the surface of lithium particles. On the other hand, react polymers such. As poly (acrylic acid) and ethylene-vinyl acetate with lithium, since they contain functional acid groups and thus form a chemically bonded coating.
Die Änderung
der Verfahren und Verfahrensparameter und der Reihenfolge der Zugabe
der Reagenzien für mit Polymer beschichtete Lithiumteilchen
kann zu unter schiedlichen Oberflächeneigenschaften führen. Unterschiedliche
Verfahrensparameter können zu Proben mit unterschiedlichen
Oberflächeneigenschaften führen (siehe
Die folgenden Beispiele sind bloß zur Veranschaulichung der Erfindung und sind hierfür nicht beschränkend.The The following examples are merely illustrative of Invention and are not limiting.
BEISPIELEEXAMPLES
Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1
Für Batterien geeignetes Lithiummetall (405 g) wurde in Stücke von 2 × 2 Zoll geschnitten und unter einem konstanten trockenen Argonstrom bei Raumtemperatur in einen 3 Liter Edelstahl-Kolbenreaktor mit einem Kopf von 4 Zoll gegeben, der mit einer Rührwelle versehen war, die mit einem fixierten Hochgeschwindigkeitsrührmotor verbunden war. Der Reaktor wurde mit oberen und unteren Heizmänteln versehen. Der Reaktor wurde dann zusammengestellt und 1.041,4 g Penetek®-Öl (Penreco, Abteilung der Penzoil Products Company) wurden hinzugefügt. Der Reaktor wurde dann auf etwa 200°C erwärmt und ein sanftes Rühren im Bereich von 250 U/min bis 800 U/min wurde beibehalten, um sicherzustellen, dass das gesamte Metall geschmolzen war, wobei der Argonstrom während des ganzen Heizschritts beibehalten wurde. Dann wurde die Mischung bei hoher Geschwindigkeit (bis zu 10.000 U/min) 2 Minuten gerührt. 8,1 g Ölsäure wurden in den Reaktor gegeben und das Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde weitere 3 Minuten fortgesetzt, gefolgt von der Zugabe von 5,1 g CO2. Dann wurde das Rühren mit hoher Geschwindigkeit beendet, die Heizmäntel wurden entfernt und man ließ die Dispersion auf etwa 50°C abkühlen und überführte sie in Aufbewahrungsflaschen. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter dreimal mit Hexan und einmal mit n-Pentan gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium unter Argonstrom zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.Lithium metal (405 g) suitable for batteries was cut into 2 x 2 inch pieces and placed under a constant dry argon stream at room temperature in a 3 liter stainless steel 4 "head stainless steel flask reactor fitted with a stirrer shaft fitted with a fixed high-speed stirring motor was connected. The reactor was fitted with upper and lower jackets. The reactor was then assembled and 1041.4 g Penetek ® oil (Penreco, Department of Penzoil Products Company) were added. The reactor was then heated to about 200 ° C and gentle agitation in the range of 250 rpm to 800 rpm was maintained to ensure that all of the metal had melted while maintaining the argon flow throughout the heating step. Then, the mixture was stirred at high speed (up to 10,000 rpm) for 2 minutes. 8.1 g of oleic acid was added to the reactor and high speed stirring was continued for a further 3 minutes, followed by the addition of 5.1 g of CO 2 . Then, the stirring was stopped at high speed, the heating jackets were removed, and the dispersion was allowed to cool to about 50 ° C and transferred to storage bottles. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and once with n-pentane in an enclosed sintered glass funnel to remove the hydrocarbon oil medium under argon flow. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly sealed storage bottles.
Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2
Penetek®-Mineralöl (4.449 g) und 1.724 g für Batterien geeignetes Lithiummetall wurden unter Argonatmosphäre in einen ummantelten 15 Liter Dispersionsreaktor bei Raumtemperatur gegeben. Der Reaktor wurde dann von Raumtemperatur auf 200°C erhitzt, indem heißes Wärmeübertragungsfluid durch den Mantel gepumpt wurde. Während der Erwärmung der Dispersion wurde der Rührer bei niedriger Geschwindigkeit gehalten, um den Wärmeaustausch zu erleichtern. Nachdem die Temperatur innerhalb des Reaktors 200°C erreicht hatte, wurde die Geschwindigkeit des Dispergierrührers auf 5.000 U/min erhöht. Nach 3,5 min Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurden 36 g Ölsäure in den Reaktor gegeben und das Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde weitere 4,5 min fortgesetzt, gefolgt von der Zugabe von 22 g CO2-Gas. Nach zusätzlichen 4 min Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde der Hochgeschwindigkeitsrührer abgeschaltet und der Reaktorinhalt wurde herunter auf Raumtemperatur gebracht. Während des Kühlvorgangs wurde die Dispersion durch Rühren mit niedriger Geschwindigkeit in Suspension gehalten. Die Lithiumdispersion wurde unter Argondruck in ein diskontinuierliches Filter überführt und man ließ das Mineralöl ablaufen. Die Dispersion im Filter wurde viermal mit Hexan gewaschen; dann wurde trockenes Argon durch das Filter geblasen, um verbliebene flüchtige organische Stoffe zu entfernen. Die trockene, stabilisierte, mit Polymer beschichtete Lithiumdispersion wurde als Endprodukt vom Filter entfernt.Penetek -Mineralöl ® (4.449 g) and 1.724 g for Battery grade lithium metal were added under an argon atmosphere in a jacketed 15 liter reactor the dispersion at room temperature. The reactor was then heated from room temperature to 200 ° C by pumping hot heat transfer fluid through the jacket. During heating of the dispersion, the stirrer was kept at low speed to facilitate heat exchange. After the temperature within the reactor reached 200 ° C, the speed of the dispersing stirrer was increased to 5,000 rpm. After 3.5 minutes of high speed stirring, 36 grams of oleic acid were added to the reactor and high speed stirring continued for an additional 4.5 minutes, followed by the addition of 22 grams of CO 2 gas. After an additional 4 minutes of high speed stirring, the high speed stirrer was turned off and the reactor contents were brought down to room temperature. During the cooling process, the dispersion was kept in suspension by low speed stirring. The lithium dispersion was transferred under argon pressure to a discontinuous filter and the mineral oil was allowed to drain. The dispersion in the filter was washed four times with hexane; then dry argon was blown through the filter to remove residual volatile organics. The dry, stabilized, polymer-coated lithium dispersion was removed as the final product from the filter.
Beispiel 1example 1
Eine Lithiumdispersion (47,30 g) passiviert mit CO2-Gas in Öl (27,5%), die 13,01 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 45 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Es wurden auch 1,3 g trockenes PEO (Polyox WSR N80)-Pulver zur Dose gegeben. Die Lösung wurde von Umgebungstemperatur auf 75°C mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min erwärmt und 10 min gehalten. Die Probe wurde weiter von 75°C auf 175°C mit 5°C/min erwärmt und für 1 h gehalten. Diese Mischung wurde während der Heizphase kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Man ließ die Probe auf Raumtemperatur abkühlen und überführte sie in die Aufbewahrungsflasche. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter und zweimal mit n-Pentan gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A lithium dispersion (47.30 g) passivated with CO 2 gas in oil (27.5%) containing 13.01 g of lithium with a mean particle size of 45 microns was added to a 120 ml Hastelloy can with a 1 inch Teflon coated stir bar. Also, 1.3 g of dry PEO (Polyox WSR N80) powder was added to the can. The solution was heated from ambient to 75 ° C at a rate of 5 ° C / min and held for 10 minutes. The sample was further heated from 75 ° C to 175 ° C at 5 ° C / min and held for 1 h. This mixture was stirred continuously at 200 rpm during the heating phase. The sample was allowed to cool to room temperature and transferred to the storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane in an enclosed sintered glass filter funnel and twice with n-pentane to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly sealed storage bottles.
Beispiel 2Example 2
Eine Lithiumdispersion (45,00 g) passiviert mit CO2-Gas in Öl (27,5%), die 12,37 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 45 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Es wurden auch 1,2 g trockenes PEO (Polyox WSR N80)-Pulver zur Dose gegeben. Die Lösung wurde von Umgebungstemperatur auf 75°C mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min erwärmt und 10 min gehalten. Die Probe wurde weiter von 75°C auf 175°C mit 5°C/min erwärmt und für 1 h gehalten. Schließlich wurde die Probe von 175°C auf 200°C mit 20°C/min erwärmt. Diese Mischung wurde während der Heizphase kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Man ließ die Probe auf Raumtemperatur abkühlen und überführte sie in eine Aufbewahrungsflasche. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A lithium dispersion (45.00 g) passivated with CO 2 gas in oil (27.5%) containing 12.37 g of lithium with a mean particle size of 45 microns was added to a 120 ml Hastelloy can with a 1 inch Teflon coated stir bar. 1.2 g of dry PEO (Polyox WSR N80) powder was also added to the can. The solution was heated from ambient to 75 ° C at a rate of 5 ° C / min and held for 10 minutes. The sample was further heated from 75 ° C to 175 ° C at 5 ° C / min and held for 1 h. Finally, the sample was heated from 175 ° C to 200 ° C at 20 ° C / min. This mixture was stirred continuously at 200 rpm during the heating phase. The sample was allowed to cool to room temperature and transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane in an enclosed sintered glass filter funnel to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly sealed storage bottles.
Beispiel 3Example 3
Eine Lithiumdispersion (44,00 g) passiviert mit CO2-Gas in Öl (27,5%), die 12,10 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 45 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Die Lösung wurde auf 75°C erwärmt und 1,2 ml BYK-P 104 S (BYK Chemie) wurden zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für 1 h kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Man ließ die Probe auf Raumtemperatur abkühlen und überführte sie in eine Aufbewahrungsflasche. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A lithium dispersion (44.00g) passivated with CO 2 gas in oil (27.5%) containing 12.10g of lithium with a mean particle size of 45 microns was added to a 120 ml Hastelloy can with a 1 inch Teflon coated stir bar. The solution was heated to 75 ° C and 1.2 ml BYK-P 104 S (BYK Chemie) was added to the lithium dispersion. This mixture was stirred continuously for 1 h at 200 rpm. The sample was allowed to cool to room temperature and transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane in an enclosed sintered glass filter funnel to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly sealed storage bottles.
Beispiel 4Example 4
Eine stabilisierte Lithiumdispersion (54,99 g) in Öl (11,275%), die 6,20 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 58 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Bei Umgebungstemperatur wurden 0,62 g SBR in Form einer 10%-igen Lösung in p-Xylol (Aldrich) zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für 19 h kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Die Probe wurde in eine Aufbewahrungsflasche überführt. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A stabilized lithium dispersion (54.99 g) in oil (11.275%), the 6.20 g lithium with a mean particle size of 58 micron was placed in a 120 ml can of hastelloy given with a 1 inch Teflon coated stir bar was equipped. At ambient temperature, 0.62 g SBR in the form of a 10% solution in p-xylene (Aldrich) added to the lithium dispersion. This mixture was for Stirred continuously at 200 rpm for 19 h. The sample was transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane washed in an enclosed sintered glass filter funnel to the Remove hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvent to remove, and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly closed storage bottles.
Beispiel 5Example 5
Eine stabilisierte Lithiumdispersion (54,68 g) in Öl (11,275%), die 6,17 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 58 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Bei Umgebungstemperatur wurden 0,62 g EVA (Aldrich) in Form einer 5%-igen Lösung vorgelöst in p-Xylol (Aldrich) zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für 2,5 h kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Die Probe wurde in eine Aufbewahrungsflasche überführt. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A stabilized lithium dispersion (54.68 g) in oil (11.275%) containing 6.17 g lithium with a mean particle size of 58 microns was placed in a 120 mL can of hastelloy made with a 1 inch Teflon-coated stir bar was equipped. At ambient temperature, 0.62 g of EVA (Aldrich) in the form of a 5% solution pre-dissolved in p-xylene (Aldrich) was added to the lithium dispersion. This mixture was stirred continuously at 200 rpm for 2.5 hours. The sample was transferred to a storage bottle. The Lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane in an enclosed sintered glass filter funnel to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents and the resulting free-flowing powder was transferred to tightly sealed storage bottles.
Beispiel 6Example 6
Eine stabilisierte Lithiumdispersion (54,00 g) in Öl (11,275%), die 6,09 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 58 Mikron enthielt, wurde in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Bei Umgebungstemperatur wurden 0,5 ml Butadien (Aldrich) und 0,5 ml Styrol (Aldrich) zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für 1 h kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Die Probe wurde in eine Aufbewahrungsflasche überführt. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A stabilized lithium dispersion (54.00 g) in oil (11.275%), the 6.09 g lithium with a mean particle size of 58 micron was placed in a 120 ml can of hastelloy given with a 1 inch Teflon coated stir bar was equipped. At ambient temperature, 0.5 ml Butadiene (Aldrich) and 0.5 ml of styrene (Aldrich) for lithium dispersion given. This mixture was continuous with for 1 h Stirred 200 rpm. The sample was transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane in an enclosed sintered glass filter funnel washed to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of Solvent to remove, and the resulting free-flowing Powder was transferred to tightly closed storage bottles.
Beispiel 7Example 7
10,0 g SLMP (stabilisiertes Lithiummetallpulver) wurden in einen 1 l Rundhalskolben eingewogen. 32,1 g p-Xylol (Aldrich) und 0,28 g SBR in Form einer 10%-igen Lösung vorgelöst in p-Xylol (Aldrich) wurden zum Kolben gegeben. Der die Mischung enthaltende Kolben wurde an einen Rotationsvakuumverdampfer-Extraktor befestigt und unter Rotation auf 70°C erwärmt. Nach 15 minütigem Halten der Temperatur bei 70°C wurde Vakuum angelegt, um das Lösemittel abzudampfen. Die Probe wurde dann in eine Aufbewahrungsflasche überführt.10.0 g SLMP (stabilized lithium metal powder) was added to a 1 liter Weighed round-necked flask. 32.1 g of p-xylene (Aldrich) and 0.28 g of SBR in the form of a 10% solution pre-dissolved in p-xylene (Aldrich) were added to the flask. The mixture containing Flask was attached to a rotary vacuum evaporator extractor and heated with rotation to 70 ° C. After 15 minutes Keeping the temperature at 70 ° C, vacuum was applied to to evaporate the solvent. The sample was then placed in a Convicted storage bottle.
Beispiel 8Example 8
4,0 g nicht stabilisiertes Lithiumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 58 Mikron und 36 g p-Xylol (Aldrich) wurden in eine 120 ml Dose aus Hastelloy gegeben, die mit einem 1 Zoll mit Teflon überzogenen Rührstab ausgerüstet war. Die Mischung wurde auf 40°C erwärmt, während mit 200 U/min gemischt wurde. Bei 40°C wurden 0,40 g EVA in Form einer 10%-igen Lösung vorgelöst in p-Xylol (Aldrich) zur Mischung von Lithium und p-Xylol gegeben. Diese Mischung wurde für 20 h kontinuierlich mit 200 U/min gerührt. Die Probe wurde in einen 200 ml Rundkolben überführt. Ferner wurde p-Xylol abgedampft, indem trockenes Argon über die Probe geleitet wurde. Das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in eine fest verschlossene Aufbewahrungsflasche überführt.4.0 g unstabilized lithium powder having an average particle size of 58 microns and 36 g of p-xylene (Aldrich) were placed in a 120 ml tin made of hastelloy, which was mixed with a 1 inch teflon-coated stir bar was equipped. The mixture was heated to 40 ° C, while mixing at 200 rpm. At 40 ° C 0.40 g of EVA were pre-dissolved in the form of a 10% solution in p-xylene (Aldrich) to the mixture of lithium and p-xylene. This mixture was continuous for 20 h at 200 rpm touched. The sample was transferred to a 200 ml round bottom flask. Further, p-xylene was evaporated by passing dry argon over the Sample was passed. The resulting free-flowing powder was transferred to a tightly closed storage bottle.
Beispiel 9Example 9
Eine stabilisierte Lithiumdispersion (2.149,8 g) in Öl (11,0%), die 236,5 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 58 Mikron enthielt, wurde in einen 3 l Rundkolben gegeben, der mit einem Propellerrührer mit variabler Geschwindigkeit ausgerüstet war. Bei Umgebungstemperatur wurden 23,8 g EVA (Aldrich) in Form einer 10%-igen Lösung in p-Xylol (Aldrich) zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für 4 h kontinuierlich mit 500 U/min gerührt. Die Probe wurde in eine Aufbewahrungsflasche überführt. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A stabilized lithium dispersion (2,149.8 g) in oil (11.0%), the 236.5 g lithium with a mean particle size of 58 microns was placed in a 3 liter round bottom flask with a variable speed propeller stirrer was equipped. At ambient temperature, 23.8 g EVA (Aldrich) in the form of a 10% solution in p-xylene (Aldrich) to the lithium dispersion. This mixture was for Stirred continuously at 500 rpm for 4 h. The sample was transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane washed in an enclosed sintered glass filter funnel to the Remove hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvent and the resulting free-flowing powder became transferred to tightly closed storage bottles.
Beispiel 10Example 10
Eine stabilisierte Lithiumdispersion (1.127,0 g) in Öl (11,2%), die 126,6 g Lithium mit einer mittleren Teilchengröße von 63 Mikron enthielt, wurde in eine 5 l Rundkolben gegeben, der mit einem Propellerrührer mit variabler Geschwindigkeit ausgerüstet war. Die Temperatur wurde auf 41,3°C erhöht und es wurden 12,5 g EVA (Aldrich) in Form einer 5%-igen Lösung in p-Xylol (Aldrich) zur Lithiumdispersion gegeben. Diese Mischung wurde für etwa 6 h bei 40°C kontinuierlich bei 500 U/min gerührt und dann für weitere ~18 h bei Umgebungstemperatur. Die Probe wurde in eine Aufbewahrungsflasche überführt. Die Lithiumdispersion wurde ferner filtriert und dreimal mit Hexan und zweimal mit n-Pentan in einem umschlossenen Sinterglas-Filtertrichter gewaschen, um das Kohlenwasserstofföl-Medium zu entfernen. Der Trichter wurde mit einer Heizpistole erhitzt, um Spuren der Lösemittel zu entfernen, und das sich ergebende rieselfähige Pulver wurde in fest verschlossene Aufbewahrungsflaschen überführt.A stabilized lithium dispersion (1127.0 g) in oil (11.2%) containing 126.6 g lithium with a mean particle size of 63 microns was placed in a 5 L round bottom flask equipped with a variable speed propeller stirrer , The temperature was raised to 41.3 ° C and 12.5 g of EVA (Aldrich) in the form of a 5% solution in p-xylene (Aldrich) was added to the lithium dispersion. This mixture was stirred continuously at 500 rpm for about 6 hours at 40 ° C and then at ambient temperature for another ~ 18 hours. The sample was transferred to a storage bottle. The lithium dispersion was further filtered and washed three times with hexane and twice with n-pentane in an enclosed sintered glass filter funnel to remove the hydrocarbon oil medium. The funnel was heated with a heat gun to remove traces of the solvents, and the resulting free-flowing powder was solidified transferred closed storage bottles.
Beispiel 11Example 11
Penetek®-Mineralöl, 15.390 g, und 4.415 g für Batterien geeignetes Lithiummetall wurden unter einer Argonatmosphäre in einen ummantelten 57 l Dispersionsreaktor bei Raumtemperatur gegeben. Der Reaktor wurde dann von Raumtemperatur auf 190°C erhitzt, indem heißes Wärmeübertragungsfluid durch den Mantel gepumpt wurde. Während der Erwärmung wurde der Dispergierrührer bei niedriger Geschwindigkeit gehalten, um den Wärmeaustausch zum Reaktorinhalt zu erleichtern. Nachdem die Temperatur innerhalb des Reaktors 190°C erreicht hatte, wurde die Geschwindigkeit des Dispergierrührers auf 4.800 U/min erhöht. Nach 3 min Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurden 90 g Ölsäure in den Reaktor gegeben und das Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde weitere 4 min fortgesetzt, gefolgt von der Zugabe von 56 g CO2-Gas. Nach zusätzlichen 6 min Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurden 154 g Polyethylenoxid(PEO)-Granulat zum Reaktor gegeben und das Rühren mit hoher Geschwindigkeit wurde für 3 weitere Minuten fortgesetzt. Dann wurde der Hochgeschwindigkeitsrührer abgeschaltet und der Reaktorinhalt wurde herunter auf Raumtemperatur gebracht. Während des Kühlvorgangs wurde die Dispersion durch Rühren mit niedriger Geschwindigkeit in Suspension gehalten. Die Lithiumdispersion wurde unter Argondruck in ein diskontinuierliches Filter überführt und man ließ das Mineralöl unter Argondruck ablaufen. Die Dispersion im Filter wurde viermal mit Hexan gewaschen; dann wurde trockenes Argon durch das Filter geblasen, um verbliebene flüchtige organische Stoffe zu entfernen. Die trockene, stabilisierte, mit Polymer beschichtete Lithiumdispersion wurde als Endprodukt vom Filter entfernt.Penetek ® -Mineralöl, 15,390 g, and 4.415 g for Battery grade lithium metal were added under an argon atmosphere in a jacketed 57 liter reactor the dispersion at room temperature. The reactor was then heated from room temperature to 190 ° C by pumping hot heat transfer fluid through the jacket. During heating, the dispersing stirrer was maintained at low speed to facilitate heat exchange to the reactor contents. After the temperature within the reactor reached 190 ° C, the speed of the dispersing stirrer was increased to 4,800 rpm. After 3 min of high speed stirring, 90 g of oleic acid were placed in the reactor and high speed stirring was continued for another 4 min, followed by the addition of 56 g of CO 2 gas. After an additional 6 minutes of high speed stirring, 154 grams of polyethylene oxide (PEO) granules were added to the reactor and high speed stirring was continued for 3 more minutes. Then, the high speed stirrer was turned off and the reactor contents were brought down to room temperature. During the cooling process, the dispersion was kept in suspension by low speed stirring. The lithium dispersion was transferred under argon pressure to a discontinuous filter and the mineral oil allowed to drain under argon pressure. The dispersion in the filter was washed four times with hexane; then dry argon was blown through the filter to remove residual volatile organics. The dry, stabilized, polymer-coated lithium dispersion was removed as the final product from the filter.
Die
nachstehenden
Nachdem so bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, versteht sich, dass die durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindung nicht durch bestimmte Einzelheiten, die in der vorstehenden Beschreibung ausgeführt sind, zu beschränken ist, da viele ersichtliche Variationen davon möglich sind, ohne den Geist oder den Umfang davon wie hier nachfolgend beansprucht zu verlassen. Die folgenden Ansprüche werden bereitgestellt, um zu gewährleisten, dass die vorliegende Anmeldung alle gesetzlichen Anforderungen als Prioritätsanmeldung in allen Gerichtsbarkeiten entspricht, und sie sollen nicht so aufgefasst werden, als ob sie den gesamten Umfang der vorliegenden Erfindung darstellen.Having thus described certain embodiments of the present invention, it is to be understood that the invention as defined by the appended claims is not to be determined by the particular details thereof It should be construed that the foregoing description is intended to be limited since many obvious variations thereof are possible without departing from the spirit or scope thereof, as hereinafter claimed. The following claims are provided to ensure that the present application meets all legal requirements as a priority application in all jurisdictions, and is not to be construed as representing the full scope of the present invention.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
STABILISIERTES LITHIUMMETALLPULVER FÜR LI-IONEN-ANWENDUNGEN, ZUSAMMENSETZUNG UND HERSTELLUNGSVERFAHRENSTABILIZED LITHIUM METAL POWDER FOR LI-ION APPLICATIONS, COMPOSITION AND MANUFACTURING PROCESS
Die vorliegende Erfindung stellt ein Lithiummetallpulver bereit, das durch eine im wesentlichen ununterbrochene Schicht aus einem Polymer geschützt ist. Eine solche im wesentlichen ununterbrochene Polymerschicht liefert einen verbesserten Schutz im Vergleich mit einer typischen CO2-Passivierung.The present invention provides a lithium metal powder protected by a substantially uninterrupted layer of a polymer. Such a substantially uninterrupted polymer layer provides improved protection as compared to a typical CO 2 passivation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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